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COMPRESORES. El aire comprimido se refiere a una tecnología o aplicación técnica que hace uso de aire que ha sido sometido a presión por medio de un compresor. La producción de aire comprimido se realiza mediante el compresor. Existen varias clasificaciones, si los clasificamos por la forma de producción sería: 



Compresores dinámicos: Incorporan elementos giratorios que aportan energía cinética al aire. Aumentando la velocidad se consigue mayor presión estática. Se caracterizan por producir un movimiento del aire continuo. Estos a su vez se dividen en: 

Radial



Axial



Radiaxial

De desplazamiento positivo: Aumentan la presión al reducir el volumen, a veces con pistones, tornillos o compartimentos plásticos: 

Alternativas



Rotativas

Compresor alternativo.

Tipos de compresores.

Compresores de desplazamiento no positivo o dinámicos.

Compresores de desplazamiento positivo.

Compresores alternativos o reciprocantes.

Compresor de piston.

Compresor de diafragma (membrana)

Compresores rotativos.

Compresor rotativos de paletas.

Compresor rotativo de tornillo.

Compresores de flujo axial

Compresor Roots o lóbulos.

Ventiladores centrifugos de flujo radial.

Compresor scroll.

El compresor reciprocante, también denominado recíproco, alternativo o de desplazamiento positivo, es un tipo de compresor de gas que logra comprimir un volumen de gas en un cilindro cerrado, volumen que posteriormente es reducido mediante una acción de desplazamiento mecánico del pistón dentro del cilindro. En estos compresores la capacidad se ve afectada por la presión de trabajo. Esto significa que una menor presión de succión implica un menor caudal; para una mayor presión de descarga, también se tiene un menor caudal.

Ventajas de los compresores alternativos. 



Los compresores alternativos son marginalmente más eficientes que los compresores rotativos, en general, siendo capaces de comprimir la misma cantidad de gas con un consumo de energía de entre el 5 y el 10 por ciento menos. Permite comprimir tanto aire como gases, con muy pocas modificaciones.



Larga duración. Los materiales utilizados en la fabricación de compresores de pistón deben ser de alta calidad y alta resistencia a la fricción y al desgaste.



Capacidad de compresión variable. Dependiendo de la cantidad de cilindros, la capacidad de compresión puede aumentar o disminuir, según las necesidades del proceso.



Adaptables. Los compresores de pistón pueden adaptarse al tipo de uso y de proceso industrial para el que se requieran.



Mantenimiento sencillo y conocido por prácticamente todo el personal mecánico.



Mejor COP (coeficient of perfomance o coeficiente de desempeño de un compresor) a cargas parciales.

Desventajas de los compresores alternativos.

   

Frecuentes mantenimientos. Máquinas muy ruidosas. Temperaturas de descarga más elevadas lo que implica más consumo de aceite. Contaminación del fluido por el aceite.

Aplicaciones. 





 

Refinación: las mezclas de hidrogeno e hidrocarburos se comprimen para producir gasolina limpia, diesel, combustibles pesados, aceites de calefacción, lubricantes, asfalto y otros productos de refinería. Petroquímica: miles de productos que van desde plásticos hasta champú, se crean a partir de la compresión de diversas mezclas gaseosas en muchos procesos químicos distintos. Transmisión de gas natural: la mayor parte del gas natural que calienta nuestros hogares y cocina nuestra comida es acoplada, procesada, almacenada y transportada por compresores a través de ductos. Embotellado P.E.T. Arranque de motores.

Compresor rotativo de paletas. Compuesto de un rotor excéntrico provisto de paletas que giran en el interior de un cilindro estanco dotado de dos orificios: uno de aspiración de aire y otro de salida. El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared del cárter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrifuga contra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen de las células varía constantemente.

Ventajas del compresor rotativo de paletas.    

Maquinas poco ruidosas. No necesitan válvula de admisión por lo que el aire o gas aspirado entra de manera continua. No existen espacios muertos perjudiciales. Rendimientos volumétricos muy altos.

Desventajas del compresor rotativo de paletas.  

Su fabricación exige una gran precisión. Genera aire con vestigios de aceite, por lo que no se puede usar si quieres un aire estéril.

Aplicaciones.        

Depuración de aguas residuales. Industria del papel. Electrónica. Maquinaría para embalaje. Transporte neumático. Odontología. Envasado Robótica.

Compresor rotativo de tornillo. Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente. Los tornillos del tipo helicoidal engranan con sus perfiles y de ese modo se logra reducir el espacio de que dispone el aire. Esta situación genera un aumento de la presión interna del aire y además por la rotación y el sentido de las hélices es impulsado hacia el extremo opuesto.

Ventajas del compresor rotativo de tornillo de 2 rotores.   

Cuenta con menos mantenimiento. Cuenta con menos partes móviles y por tanto susceptibles de problemas. Rendimiento energético: el compresor de tornillo tiene un rendimiento superior al alternativo cuando la instalación se encuentra a plena producción.

Desventajas del compresor rotativo de tornillo de 2 rotores.  

Precio: más caro que el compresor alternativo. Mano de obra especializada para su mantenimiento.

Aplicaciones.           

Líneas industriales de producción. Procesos de pintado y aplicaciones de adhesivos. Industria mueblera. Hogares. Hospitales Sand blast (“arenado”). Industria militar. Industria de la construcción. Industria Aeronáutica. Inyección de plástico. Alimentación y bebidas.

Compresor Roots o Lóbulos.

Emplea un doble husillo de forma que forma que toma el aire de la zona de aspiración y lo comprime al reducirse el volumen en la cámara creada entre ellos y el cuerpo del compresor.

Se conocen como compresores de doble rotor o de doble impulsor aquellos que trabajan con dos rotores acoplados, montados sobre ejes paralelos, para una misma etapa de compresión. Una máquina de este tipo muy difundida es el compresor de lóbulos mayor conocida como "Roots", de gran ampliación como sobre alimentador de los motores diesel o sopladores de gases a presión moderada. Los rotores, por lo general, de dos o tres lóbulos están conectados mediante engranajes exteriores. El gas que entra al soplador queda atrapado entre los lóbulos y la carcasa; con el movimiento de los rotores de la máquina, por donde sale, no pudieron regresarse debido al estrecho juego existente entre los lóbulos que se desplazan por el lado interno.

Ventajas del compresor Roots o Lóbulos.        

En el rango de 1 a 100

3

m /s

(según cuál sea la razón de compresión) es el

más conveniente desde el punto de vista económico, pues basta una sola unidad. Se les pueden conseguir variaciones relativamente grandes de la capacidad sin que varíe mucho la presión de descargar. Ocupan relativamente poco espacio Flujo continuo y sin pulsaciones. Se pueden conectar directamente a un motor eléctrico o a una turbina movida por vapor. Largos periodo de tiempo entre reparaciones u operaciones de mantenimiento. No hay contaminación del gas por aceite lubricante. Proporciona un gran caudal, lo que lo hace especial para empresas que requieren soplar, mover gran cantidad de aire.

Desventajas del compresor Roots o Lóbulos. 

  

La presión de descarga depende del peso molecular del gas: un cambio imprevisto de la composición puede modificar grandemente la presión de descarga (demasiado baja o demasiado alta). Se necesitan velocidades de giro muy altas. Aumentos relativamente pequeños de la pérdida de carga en la tubería de impulsión pueden provocar grandes reducciones de la capacidad. Se necesita un sistema complicado para evitar las fugas y para la lubricación.

Aplicaciones:     

Transporte neumático por presión o vacío. Aireación de efluentes líquidos, industriales equipamiento soplador bi lobular. Agitación neumática. Camiones barométricos. Estiércoleros.

y

cloacales;

estiercoleras;

Compresor Scroll. Este tipo de compresores utilizan dos espirales para realizar la compresión del gas. Las espirales se disponen cara contra cara. Siendo la superior fija y la que incorpora la puerta de descarga. La inferior es la espiral motriz, Las espirales disponen de sellos a lo largo del perfil en las cargas opuestas.

Estos actúan como segmentos de los cilindros proporcionando un sello de refrigerante entre ambas superficies, el centro del cojinete de la espiral y el centro del eje del cigüeñal del conjunto motriz están desalineados. Esto produce una excentricidad o movimiento orbital de la espira móvil, el movimiento orbital permite a las espirales crear bolsas de gas, y, como la acción orbital continua, el movimiento relativo entre ambas espirales, fija y móvil, obliga a las bolsas de refrigerante a desplazarse hacia la puerta de descarga en el centro del conjunto disminuyendo progresivamente el volumen. Durante el primer giro o fase de aspiración, la separación de las paredes de las espirales permite entrar al gas, al completar el giro, las superficies de las espirales se vuelven a unir formando las bolsas de agua, durante el segundo giro o fase de compresión, el volumen de las bolsas de gas se reduce progresivamente, la finalización del segundo giro produce la máxima compresión, durante el tercer giro o fase de descarga, la parte final del scroll obliga al gas comprimido a salir a través de la puerta descargada.

Ventajas del compresor Scroll.      

Buen rendimiento volumétrico. Inexistencia de espacio muerto perjudicial. Ausencia de válvulas de admisión. Adaptabilidad axial y radial muy buena. Elevada fiabilidad de funcionamiento. Excelente nivel sonoro.

Desventaja del compresor Scroll. 

Limitación de fabricar compresores Scroll de tamaño pequeño.



Presión de escape baja.

Aplicaciones. 

Está encaminado a los pequeños desplazamientos (aire acondicionado y bomba de calor en viviendas) para potencias frigoríficas comprendidas entre 5 y 100 KW.

COMPRESOR DE MEMBRANA Su funcionamiento es similar a los de émbolo. Una membrana se interpone entre el aire y el pistón, de forma que se aumenta su superficie útil y evita que el aceite de lubricación entre en contacto con el aire estos compresores proporcionan aire limpio, por lo que son adecuados para trabajar en industrias químicas o alimentarias. Normalmente no superan los 30m3/h de caudal. Se utilizan para presiones inferiores a los 7 bares.

Características -Diseño compacto: se logra un elevado incremento de presión en comparativamente pocas etapas gracias a la gran eficiencia volumétrica de sus cabezales. -Conservación de la limpieza del gas: el efectivo sistema de sellado de la cámara de compresión garantiza un procedimiento libre de contaminación. -Protección del entorno del compresor: su cámara completamente aislada evita que el gas comprimido pueda contaminar la zona circundante. -Sistema de seguridad: detecta cualquier posible rotura de los tres cabezales de los diafragmas, manteniendo la integridad de la cámara de compresión.

-Estudio técnico específico de cada aplicación concreta. -Grupos plug and play completos que integran sistemas de control y equipos de regulación y de tratamiento de gases. -Sencillo mantenimiento, realizado casi en su totalidad por los propios operadores COMPRESOR RADIAL Se basan en el principio de la compresión de aire por fuerza centrifuga y constan de un rotor centrifugo que gira dentro de una cámara espiral, tomando aire en sentido axial y arrojándolo a gran velocidad en sentido radial. La fuerza centrifuga que actúa sobre el aire lo comprime contra la cámara de compresión. Pueden ser de una o varias etapas de compresión consecutivas, alcanzándose presiones de 8-12 bares y caudales entre 10.000 y 20.000m3/h. Son maquinas de alta velocidad, siendo esta un factor fundamental en el funcionamiento ya que está basado en principios dinámicos, siendo la velocidad de rotación del orden de las 15.000 a 20.000 r.p.m.

Aplicaciones  *Turbo reactores  *túneles de viento  *turbina de gas  *industria siderúrgica  *en el sector aeroespacial para la fabricación de turbinas y motores de jet  *En el sector industrial para la separación de aire en plantas y aire de alto horno

 Ventajas  *Menor área frontal (importante para usos aeronáuticos)  *mayores relaciones de compresión y eficiencias,  *Mayores relaciones de presión obtenibles mediante múltiples etapas de compresión.  *Menores pérdidas de energía debido a que no existen cambios considerables en la dirección del flujo de aire. ANÁLISIS COMPARATIVO DE LOS DISTINTOS TIPOS DE COMPRESORES. A) Ventajas de los turbocompresores sobre los compresores reciprocantes. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Construcción compacta que siempre ofrece una maquina giratoria sobre una alternativa. Tamaño reducido de máquina. Seguridad en el funcionamiento. Mantenimiento mínimo. Desgaste despreciables. Recambio superfluo de partes. Cimentación sencilla y económica. Fácil instalación y operación. Funcionamiento sin vibraciones o en grado mínimo. Regulación progresiva fácil. Empleo de motores eléctricos de inducción simples para actuarlos. Remota contaminación del fluido por el aceite lubricante. Gasto volumétrico superior.

B) Ventajas de los turbocompresores centrífugos sobre los axiales. 1 2 3 4 5 6

Más robustez y, por tanto, mayor seguridad en la operación. Menor número de escalonamientos para la misma relación total de presiones. La ganancia por peso es mayor. Presentan mayor facilidad para alojar los interrefrigeradores. Mayor estabilidad en su funcionamiento. El fenómeno de oscilación es menos notorio. Alcanzan presiones de trabajo más altas, hasta de 400 bar. Los axiales están limitados a unos 50 bar. La curva de rendimiento es más plana, por ser menos sensibles a los efectos de incidencia del fluido sobre los álabes en el trabajo a carga parcial y sobrecarga.

C) Ventajas de los compresores axiales sobre los centrífugos. 1

Mejor rendimiento trabajando en condiciones de diseño.

2 3

Para la misma potencia, el axial es de menor tamaño y peso, aumentando la velocidad de giro. Esta tiene excelente aplicación. Permiten manejar mayores caudales de fluido que los centrífugos, lo que significa una gran ventaja en su aplicación a los motores de turbina de gas, ya que se pueden obtener mayores potencias en estas máquinas.

D) Ventajas de los compresores de desplazamiento positivo sobre los turbocompresores. 1

2

Los compresores de desplazamiento positivo reciprocantes pueden alcanzar presiones de trabajo mucho más altas que con los turbocompresores. En ciertos procesos donde se exijan presiones superiores a los 500bar y hasta 8,000 es necesario hacer uso de compresores reciprocantes. También han resultado convenientes los compresores de pistón en la ingeniería de las bajas temperaturas, en procesos de llenado de tanques, en el manejo del gas natural, etc. Los compresores de pistón de laberinto ofrecen sistemas de sellado muy eficaces que permiten la compresión de fluidos libres de contaminación por el aceite de lubricante, como es la exigencia de ciertos procesos químicos. Cuando la presión es la succión es inferior a la atmosfera, los turbocompresores tienen muy limitada su aplicación, salvo en aquellos casos donde no sea muy sensible esa reducción de presión, por ejemplo, hasta del orden de 500 m bar. Pero cuando se requieren presiones de vacio más drásticas es preciso recurrir a las bombas de vacío o compresores rotativos positivos, las cuales bien pueden ser del tipo Ro-Flo o de anillos líquidos, con las que se puede llegar a presiones en la succión desde 1 bar hasta

−6

4 × 10

bar.